壳单元仿真。壳单元在计算机图形学领域有着广泛的应用,常用于模拟帽子,纸及衣服等薄壳状物体。壳单元由内外曲面组成,具有一定的厚度。但是其厚度远小于长宽尺寸(比值小于0.1)。常使用壳单元中面对壳单元物理性质进行研究。壳单元在外载荷的作用下,其应变、应力等物理性质可以根据虚功原理从总势能角度进行理解。在外载荷作用下,壳单元发生应变,可以理解为外力做功,产生应变能,进而引起壳单元外载荷的势能(potential energy of the external loads)增加。壳单元在外力载荷作用下产生的应力可分为薄膜应力和弯曲应力。Cirak等采用壳单元对细分曲面进行物理仿真,在细分曲面局部坐标系中计算壳单元应变能。Grinspun等根据三角网格曲面上每条边二面角的值计算壳单元弯曲应变能。使用有限元最小势能原理计算壳体节点位移。Grinspun等方法能够对帽子、叶子、铅罐等薄壳体进行仿真,计算速度快且模拟效果逼真。模态分析技术(modal analysis)也可以应用到实时仿真中。
使用3D点云也可以心对壳体进行物理仿真。Guo等对点云表面进行全局参数化,并由此计算壳单元应变能,进行壳体仿真。以上方法也支持断裂效果的仿真。Martin等扩展了无网格法模拟方法,提出了elaston模型对实体,壳体、梁等进行仿真。